[发明专利]栅镇流结构的射频AlGaN/GaN HEMTs器件及其制备方法

说明书

本发明属于半导体技术领域，本发明为栅镇流结构的射频AlGaN/GaN HEMTs器件及其制备方法。其器件包括SiC上AlGaN/GaN衬底、栅极、源极和漏极；栅极为掺杂多晶硅，方阻在20~40Ω/□之间。本发明利用掺杂的多晶硅作为栅，势垒高度高，可获得比传统Ni/Au肖特基栅更小的栅漏电，降低射频功率器件的功耗，提高效率。另外，掺杂的多晶硅栅有较低的Rg，起到镇流电阻的作用。本发明可用于多指栅器件AlGaN/GaN HEMTs，可通过调整Lg长度，达到优化Wg长度的目的，从而有效改善器件的散热，也可应用于AlGaN/GaN MIS‑HEMTs，多晶硅栅可被偏置更宽的V_gs摆幅。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种栅镇流结构的射频AlGaN/GaN HEMTs器件及其制备方法。

背景技术

GaN第三代半导体因具有较宽的禁带宽度(3.4eV)、高击穿场强(3MV/cm)以及在室温可以获得很高的电子迁移率(1500cm²/(V·s))、极高的峰值电子速度(3×10⁷cm/s)和高二维电子气浓度(2×10¹³cm²)，AlGaN/GaN HEMTs功率器件正在逐渐取代RF-LDMOS、GaAs功率器件，成为相控阵雷达中T/R组件的首选微波功率器件。另一方面，随着5G通信对海量数据宽带传输的迫切需求，在高频段工作且有高功率密度优势的AlGaN/GaN HEMTs器件在民用无线通信中又将大展身手，但前者在5G通信应用中也面临着高频调制信号的高线性传输等难点需要突破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种栅镇流结构的射频AlGaN/GaN HEMTs器件及其制备方法。

本发明提供的栅镇流结构的射频AlGaN/GaN HEMTs器件，包括SiC上AlGaN/GaN衬底、栅极、源极和漏极，所述栅极为掺杂多晶硅，其方块电阻在20~40Ω/□之间。

本发明的器件中，所述掺杂多晶硅的厚度优选为为90-110nm，更优选厚度为100nm。

本发明的器件中，所述栅极的宽度优选为30μm~50μm。

本发明还提供上述栅镇流结构的射频AlGaN/GaN HEMTs器件制备方法，具体步骤为：

在SiC上AlGaN/GaN衬底上光刻曝光出源极和漏极图形，电子束蒸发金属并快速热退火，形成源极和漏极；

淀积掩蔽层，曝光出器件台面图形，光刻、刻蚀掩蔽层至AlGaN界面形成栅开口；

淀积多晶硅，进行离子注入和各项异性刻蚀，并快速热退火，形成方块电阻在20~40Ω/□之间的T型多晶硅栅。

本发明的制备方法中，所述金属优选为Au/Ni/Al/Ti，自下而上依次为20 nm厚的Ti层、120 nm厚的Al层、55nm厚的Ni层和65nm厚的Au层。

本发明的制备方法中，在所述形成源极和漏极的步骤中，优选在800~850℃快速热退火45-55s（更优选热退火50 s），以获得源漏极欧姆接触。

本发明的制备方法中，所述多晶硅的厚度优选为90-110 nm，优选为100nm。

本发明的制备方法中，优选为，对所述多晶硅进行As杂质离子注入，所述离子注入的能量为50 keV ~70keV，剂量为1e¹⁶ cm^-2~2e¹⁶cm^-2。

本发明的制备方法中，优选为，对所述掺杂后的多晶硅在1100℃~1300℃之间进行25-35s（更优选30s）快速热退火，以激活As杂质。

本发明的制备方法中，，所述栅极的宽度优选为30μm~50μm。